JP3153463B2 - ホール素子駆動回路 - Google Patents
ホール素子駆動回路Info
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- JP3153463B2 JP3153463B2 JP03668196A JP3668196A JP3153463B2 JP 3153463 B2 JP3153463 B2 JP 3153463B2 JP 03668196 A JP03668196 A JP 03668196A JP 3668196 A JP3668196 A JP 3668196A JP 3153463 B2 JP3153463 B2 JP 3153463B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はホール素子を用いた
磁場検出回路に係り、特に、広い磁場範囲において温度
補正が可能なホール素子駆動回路に関するものである。
磁場検出回路に係り、特に、広い磁場範囲において温度
補正が可能なホール素子駆動回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１は、ホール素子の原理を示したもの
であり、入力端子ａ−ｂ間に制御電流ＩC を流すと、ホ
ール素子１の面にかかる磁場Ｂに比例した（１）式で表
されるホール電圧ＶH が出力端子ｃ−ｄ間に表れる。 ＶH = ＫＩC Ｂ ……（１） （Ｋ: 積感度） ところで、ホール電圧は比較的大きな負の温度係数βを
持ち、例えばＧａＡｓホール素子の場合はβ＝−０．０
６％／℃程度である。したがって、磁場を正確に測定す
るためにはなんらかの方法でβの影響を小さくすること
が必要である。その方法の一つとして、ホール素子の抵
抗の温度依存性（ＧａＡｓの場合：温度係数α＝＋０．
３％／℃) を利用する方法が知られている。図２は、そ
の原理を示したものであり、ホール素子１の入力抵抗は
温度係数αを持ち、ＲC ＝ＲO （１＋αΔｔ）として表
される。定電流源２は制御電圧Ｖrに比例した出力電流
ＩC が得られもので、（２）式で表される。 ＩC ＝ＡＶr Ａ: 定数 ……（２） βを打ち消す原理は、温度が上昇するとホール素子の出
力は負の温度係数を持つため減少しようとするが、ホー
ル素子にかかる電圧ＶC ＝ＩC ＲC はＲC の持つ正の温
度係数によって上昇しようとするので、この上昇を利用
して一部を定電流源にフィードバックさせ、ＩC に正の
温度係数を持たせてβの負の温度係数を消すというもの
である。
であり、入力端子ａ−ｂ間に制御電流ＩC を流すと、ホ
ール素子１の面にかかる磁場Ｂに比例した（１）式で表
されるホール電圧ＶH が出力端子ｃ−ｄ間に表れる。 ＶH = ＫＩC Ｂ ……（１） （Ｋ: 積感度） ところで、ホール電圧は比較的大きな負の温度係数βを
持ち、例えばＧａＡｓホール素子の場合はβ＝−０．０
６％／℃程度である。したがって、磁場を正確に測定す
るためにはなんらかの方法でβの影響を小さくすること
が必要である。その方法の一つとして、ホール素子の抵
抗の温度依存性（ＧａＡｓの場合：温度係数α＝＋０．
３％／℃) を利用する方法が知られている。図２は、そ
の原理を示したものであり、ホール素子１の入力抵抗は
温度係数αを持ち、ＲC ＝ＲO （１＋αΔｔ）として表
される。定電流源２は制御電圧Ｖrに比例した出力電流
ＩC が得られもので、（２）式で表される。 ＩC ＝ＡＶr Ａ: 定数 ……（２） βを打ち消す原理は、温度が上昇するとホール素子の出
力は負の温度係数を持つため減少しようとするが、ホー
ル素子にかかる電圧ＶC ＝ＩC ＲC はＲC の持つ正の温
度係数によって上昇しようとするので、この上昇を利用
して一部を定電流源にフィードバックさせ、ＩC に正の
温度係数を持たせてβの負の温度係数を消すというもの
である。
【０００３】具体的には、ホール素子１にかかる電圧Ｖ
C を検出し、それを増幅器３でｆ倍し、加算器４で一定
の値Ｖroを加えてＶr とする。 Ｖr ＝Ｖro＋ｆＶC ……（３） ところで、 ＶC ＝ＩC Ｒ0 （１＋α△t ） ……（４） であるから、式（２）、（３）、（４）からＶr 、ＶC
を消去してＩC を求めると ＩC ＝ＩCO｛１−ＡｆＲO （１＋α△t ）｝-1 ……（５） となる。ここで、 ＩCO＝ＡＶro ……（６） とおいている。（５）式を整理すると、 ＩC ＝｛ＩCO／(1-AfR0)｝・｛１／(1- AfR0α△t ／(1-AfR0)｝……（７） となる。AfR0α△t ／(1-AfR0)) ≪１とすると、（７）
式は、 ＩC ≒｛ＩCO／(1-AfR0)｝・｛１＋AfR0α△t ／(1-AfR0)) ｝ ……（８） となる。したがって、ＩC の温度計数をγとすれば、 γ＝ＡｆＲ0 α／（１−ＡｆＲ0 ） ……（９） となる。Ａｆの値は自由に決められるので、γ＝−βと
なるようにでき、このとき（９）式より、 Ａｆ＝−β／（α−β）Ｒ0 ……（１０） となる。（１０）式のようにＡｆを与えればホール出力
ＶH は、 ＶH ＝Ｋ0 ＩC Ｂ（１＋βΔt ） ≒Ｋ0 ＩCO′Ｂ（１＋βΔt ）（１−βΔt ） ≒Ｋ0 ＩCO′Ｂ ……（１１） となる。ここで、 ＩCO′＝ＩCO／（１−ＡｆＲ0 ） ＝ＩCO・｛１／（１−β／（α−β））｝ ＝ＩCO（α−β）／（α＋２β） ……（１２） とおいている。（１１）式よりＶH の温度係数は一次近
似の範囲で打ち消されることが分かる。
C を検出し、それを増幅器３でｆ倍し、加算器４で一定
の値Ｖroを加えてＶr とする。 Ｖr ＝Ｖro＋ｆＶC ……（３） ところで、 ＶC ＝ＩC Ｒ0 （１＋α△t ） ……（４） であるから、式（２）、（３）、（４）からＶr 、ＶC
を消去してＩC を求めると ＩC ＝ＩCO｛１−ＡｆＲO （１＋α△t ）｝-1 ……（５） となる。ここで、 ＩCO＝ＡＶro ……（６） とおいている。（５）式を整理すると、 ＩC ＝｛ＩCO／(1-AfR0)｝・｛１／(1- AfR0α△t ／(1-AfR0)｝……（７） となる。AfR0α△t ／(1-AfR0)) ≪１とすると、（７）
式は、 ＩC ≒｛ＩCO／(1-AfR0)｝・｛１＋AfR0α△t ／(1-AfR0)) ｝ ……（８） となる。したがって、ＩC の温度計数をγとすれば、 γ＝ＡｆＲ0 α／（１−ＡｆＲ0 ） ……（９） となる。Ａｆの値は自由に決められるので、γ＝−βと
なるようにでき、このとき（９）式より、 Ａｆ＝−β／（α−β）Ｒ0 ……（１０） となる。（１０）式のようにＡｆを与えればホール出力
ＶH は、 ＶH ＝Ｋ0 ＩC Ｂ（１＋βΔt ） ≒Ｋ0 ＩCO′Ｂ（１＋βΔt ）（１−βΔt ） ≒Ｋ0 ＩCO′Ｂ ……（１１） となる。ここで、 ＩCO′＝ＩCO／（１−ＡｆＲ0 ） ＝ＩCO・｛１／（１−β／（α−β））｝ ＝ＩCO（α−β）／（α＋２β） ……（１２） とおいている。（１１）式よりＶH の温度係数は一次近
似の範囲で打ち消されることが分かる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上の方法の利点は、
ホール素子自身が温度センサとなっている点であり、別
途温度センサを用いる方法に比べて温度測定の誤差が無
いことにある。しかしこの方法では、（１０）式におい
て、ＡｆはＲ0 の関数となっているが、Ｒ0 は磁場Ｂに
よって変動する。このため、（１０）式は特定の磁場に
対してのみ成立することになり、異なる磁場に対しては
ホール電圧の温度係数βの影響を補正することはできな
い。本発明は上記課題を解決するためのもので、ホール
素子を用いた磁場検出回路において、ホール素子の抵抗
の磁場依存性の影響を小さくして広い磁場範囲において
ホール素子の温度補正を可能にすることを目的とする。
ホール素子自身が温度センサとなっている点であり、別
途温度センサを用いる方法に比べて温度測定の誤差が無
いことにある。しかしこの方法では、（１０）式におい
て、ＡｆはＲ0 の関数となっているが、Ｒ0 は磁場Ｂに
よって変動する。このため、（１０）式は特定の磁場に
対してのみ成立することになり、異なる磁場に対しては
ホール電圧の温度係数βの影響を補正することはできな
い。本発明は上記課題を解決するためのもので、ホール
素子を用いた磁場検出回路において、ホール素子の抵抗
の磁場依存性の影響を小さくして広い磁場範囲において
ホール素子の温度補正を可能にすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、ホール素子を
用いて磁場を検出する回路において、ホール素子の入力
端子間の電圧を検出し、その電圧をホール素子の抵抗の
磁場依存性に反比例するよう増幅した信号をホール素子
の定電流駆動回路の基準信号の一部として帰還させるよ
うにしたことを特徴とするものである。
用いて磁場を検出する回路において、ホール素子の入力
端子間の電圧を検出し、その電圧をホール素子の抵抗の
磁場依存性に反比例するよう増幅した信号をホール素子
の定電流駆動回路の基準信号の一部として帰還させるよ
うにしたことを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明の原理は、図２において、増幅器３
の増幅率ｆを一定とせず、ホール素子の抵抗Ｒ0 に反比
例させるところにあり、その他の構成については図２の
ものがそのまま適用される。そこで、図２の増幅器３の
増幅率ｆを、 ｆ＝ｆ0 ・Ｒ00／Ｒ0 ……（１３） とおき、ホール素子の抵抗Ｒ0 と反比例の関係となるよ
うにする。ただし、（１３）式において、ｆ0 、Ｒ00は
一定である。したがって、 ＡｆＲ0 ＝Ａｆ0 Ｒ00＝ｃ（一定） ……（１４） とおくことができる。これを前記（８）式に代入する
と、 ＩC ≒｛ＩCO／（１−ｃ）｝・｛１＋ｃαΔｔ／（１−ｃ）｝……（１５） さらに、前記（９）式に代入すると、ＩC の温度計数γ
は、 γ＝ｃα／（１−ｃ） ……（１６） となり、γ＝−βとするには、 ｃ＝β／（α−β） ……（１７） であり、このとき（１１）式で説明したようにＶH の温
度係数は一次近似の範囲で打ち消される。また、このと
き（１６）式で表されるγすなわち−βは一定であり、
Ｒ0 依存性は消えることになり、磁場依存性はない。
て説明する。本発明の原理は、図２において、増幅器３
の増幅率ｆを一定とせず、ホール素子の抵抗Ｒ0 に反比
例させるところにあり、その他の構成については図２の
ものがそのまま適用される。そこで、図２の増幅器３の
増幅率ｆを、 ｆ＝ｆ0 ・Ｒ00／Ｒ0 ……（１３） とおき、ホール素子の抵抗Ｒ0 と反比例の関係となるよ
うにする。ただし、（１３）式において、ｆ0 、Ｒ00は
一定である。したがって、 ＡｆＲ0 ＝Ａｆ0 Ｒ00＝ｃ（一定） ……（１４） とおくことができる。これを前記（８）式に代入する
と、 ＩC ≒｛ＩCO／（１−ｃ）｝・｛１＋ｃαΔｔ／（１−ｃ）｝……（１５） さらに、前記（９）式に代入すると、ＩC の温度計数γ
は、 γ＝ｃα／（１−ｃ） ……（１６） となり、γ＝−βとするには、 ｃ＝β／（α−β） ……（１７） であり、このとき（１１）式で説明したようにＶH の温
度係数は一次近似の範囲で打ち消される。また、このと
き（１６）式で表されるγすなわち−βは一定であり、
Ｒ0 依存性は消えることになり、磁場依存性はない。
【０００７】図３は演算増幅器を用いて（１３）式を満
足する増幅器を構成する例を示す図である。図３におい
て、演算増幅器５の入力端子側に接続された抵抗Ｒ1 は
磁場測定に用いるホール素子１と同等のホール素子の入
力端子間の抵抗を利用したものである。このようにする
と、Ｒ1 の磁場依存性は、Ｒ0 の磁場依存性とほとんど
等しくすることができる。また、演算増幅器５の入出力
間に接続された抵抗Ｒ2 はＲ1 とほぼ等しい温度依存性
を持つ抵抗体とする。このように抵抗を接続すると、図
３の増幅器の増幅率ｆは、 ｆ＝Ｒ2 ／Ｒ1 ……（１８） となる。このときＲ1 ＝ａＲ0 （ａは定数）とおけるの
で、 ｆ＝Ｒ2 ／ａＲ0 ＝ｂｆ0 Ｒ00／Ｒ0 （ｂ＝Ｒ2 ／ａｆ0 Ｒ00）…（１９） とおける。したがって、Ｒ2 を適当に選べば（１３）式
を満足させ、増幅率をホール素子の抵抗Ｒ0 と反比例の
関係となるようにすることができる。なお、Ｒ２につい
ては同等のホール素子を磁場と平行におくことでも実現
できる。また、Ｒ１ とできるかぎり熱的に近い場所に
おくことはいうまでもない。
足する増幅器を構成する例を示す図である。図３におい
て、演算増幅器５の入力端子側に接続された抵抗Ｒ1 は
磁場測定に用いるホール素子１と同等のホール素子の入
力端子間の抵抗を利用したものである。このようにする
と、Ｒ1 の磁場依存性は、Ｒ0 の磁場依存性とほとんど
等しくすることができる。また、演算増幅器５の入出力
間に接続された抵抗Ｒ2 はＲ1 とほぼ等しい温度依存性
を持つ抵抗体とする。このように抵抗を接続すると、図
３の増幅器の増幅率ｆは、 ｆ＝Ｒ2 ／Ｒ1 ……（１８） となる。このときＲ1 ＝ａＲ0 （ａは定数）とおけるの
で、 ｆ＝Ｒ2 ／ａＲ0 ＝ｂｆ0 Ｒ00／Ｒ0 （ｂ＝Ｒ2 ／ａｆ0 Ｒ00）…（１９） とおける。したがって、Ｒ2 を適当に選べば（１３）式
を満足させ、増幅率をホール素子の抵抗Ｒ0 と反比例の
関係となるようにすることができる。なお、Ｒ２につい
ては同等のホール素子を磁場と平行におくことでも実現
できる。また、Ｒ１ とできるかぎり熱的に近い場所に
おくことはいうまでもない。
【０００８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ホール素
子の温度依存性を素子の電気抵抗の温度依存性を利用し
て打ち消す回路において、ホール素子の入力端子間の電
圧を検出し、その電圧をホール素子の抵抗の磁場依存性
に反比例するよう増幅した信号をホール素子の定電流駆
動回路の基準信号の一部として帰還させるようにしたの
で、素子の電気抵抗の磁場依存性を除くことができ、広
い磁場範囲にわたって温度補正をすることができる。
子の温度依存性を素子の電気抵抗の温度依存性を利用し
て打ち消す回路において、ホール素子の入力端子間の電
圧を検出し、その電圧をホール素子の抵抗の磁場依存性
に反比例するよう増幅した信号をホール素子の定電流駆
動回路の基準信号の一部として帰還させるようにしたの
で、素子の電気抵抗の磁場依存性を除くことができ、広
い磁場範囲にわたって温度補正をすることができる。
【図１】 ホール素子の原理を説明する図である。
【図２】 ホール電圧の温度依存性の補正方法を説明す
る図である。
る図である。
【図３】 増幅器の構成例を示す図である。
１…ホール素子、２…定電流源、３…増幅器、４…加算
器、５…演算増幅器、Ｒ1 ，Ｒ2 …抵抗。
器、５…演算増幅器、Ｒ1 ，Ｒ2 …抵抗。
Claims (1)
- 【請求項１】 定電流回路と、定電流回路からの電流が
入力されて磁場に応じた電圧を出力するホール素子と、
ホール素子入力端子間の電圧を増幅し、その出力が定電
流回路の基準信号の一部として帰還される増幅器とを備
え、ホール素子入力端子間の抵抗の温度依存性を利用し
てホール素子出力の温度依存性を打ち消す回路におい
て、前記増幅器の増幅率を、ホール素子入力端子間抵抗
の磁場依存性に反比例させるようにしたことを特徴とす
るホール素子駆動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03668196A JP3153463B2 (ja) | 1996-02-23 | 1996-02-23 | ホール素子駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03668196A JP3153463B2 (ja) | 1996-02-23 | 1996-02-23 | ホール素子駆動回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09230015A JPH09230015A (ja) | 1997-09-05 |
| JP3153463B2 true JP3153463B2 (ja) | 2001-04-09 |
Family
ID=12476596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03668196A Expired - Fee Related JP3153463B2 (ja) | 1996-02-23 | 1996-02-23 | ホール素子駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3153463B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015215316A (ja) * | 2014-05-13 | 2015-12-03 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | ホール素子駆動回路 |
| JP6568825B2 (ja) * | 2016-06-20 | 2019-08-28 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | 制御回路および電流センサ |
| CN111426883B (zh) * | 2020-05-13 | 2022-04-08 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 金属接触电阻测试方法和测试回路 |
-
1996
- 1996-02-23 JP JP03668196A patent/JP3153463B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09230015A (ja) | 1997-09-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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